package org.chnxi.study.algorithm.prim;

import java.util.Arrays;

/**
 * 最小生成树-普利姆算法
 */
public class PrimAlgorithm {

    public static void main(String[] args) {
        //创建图对象
        char[] data = new char[]{'A','B','C','D','E','F','G'};
        int verxs = data.length;
        //使用10000表示不可达的边
        int[][] weight = new int[][]{
                {10000, 5,7,10000,10000,10000,2},
                {5,10000,10000,9,10000,10000,3},
                {7,10000,10000,10000,8,10000,10000,},
                {10000,9,10000,10000,10000,4,10000,},
                {10000,10000,8,10000,10000,5,4},
                {10000,10000,10000,4,5,10000,6},
                {2,3,10000,10000,4,6,10000}
        };
        MGraph mGraph = new MGraph(verxs);
        MinTree minTree = new MinTree();
        minTree.createGraph(mGraph , verxs , data , weight);
        minTree.printGraph(mGraph);
        System.out.println("创建图对象完成，使用普利姆算法找到最小生成树：");

        //执行普利姆算法
        minTree.prim(mGraph , 0);

    }

    static class MinTree {
        /**
         * 创建图对象的信息，主要是处理边
         * @param graph 图对象
         * @param verxs 图对应的顶点个数
         * @param data 图各个顶点的值
         * @param weight 图的邻接矩阵
         */
        public void createGraph(MGraph graph , int verxs, char[] data, int[][] weight){
            int i,j;
            for ( i=0; i< verxs; i++){
                graph.data[i] = data[i];
                for (j = 0; j<verxs; j++){
                    graph.weight[i][j] = weight[i][j];
                }
            }
        }

        /**
         * 在控制台输出图对象
         * @param graph 要输出的图对象
         */
        public void printGraph(MGraph graph){
            for (int[] link : graph.weight){
                System.out.println(Arrays.toString(link));
            }
        }

        /**
         * prim算法过程，得到最小生成树
         * @param mGraph 图
         * @param v 从第几个顶点开始
         */
        public void prim(MGraph mGraph , int v){
            //记录已经访问过的节点，默认元素的值都是0，不需要进行初始化
            //0表示没有访问过
            int[] visited = new int[mGraph.verxs];
            //用1表示已经访问过
            visited[v] = 1;

            //记录两个顶点的小标
            int h1 = -1;
            int h2 = -1;
            //将minWeight初始成一个大数
            int minWeight = Integer.MAX_VALUE;

            //算法结束后会有mGraph.verxs -1 个边
            for(int k = 1; k < mGraph.verxs; k++){

                //确定每一次生成的子图，和那一个节点最近
                // i 表示被访问过的节点，j表示还没有访问过的节点
                // 通过两层循环，找到离i节点最近的顶点
                for (int i = 0; i<mGraph.verxs;i++){
                    for (int j=0;j<mGraph.verxs;j++){
                        if(visited[i] == 1 && visited[j] == 0 && mGraph.weight[i][j] < minWeight){
                            minWeight = mGraph.weight[i][j];
                            h1 = i;
                            h2 = j;
                        }
                    }
                }

                //找到一条最小的边
                System.out.println(mGraph.data[h1]+"<-"+minWeight+"->"+mGraph.data[h2]);
                //将h2加入到已访问节点
                visited[h2] = 1;
                //重置minweight
                minWeight = Integer.MAX_VALUE;
            }

        }
    }

    static class MGraph {
        int verxs; //表示图的节点个数
        char[] data;//存放节点数据
        int[][] weight;//存放边，邻接矩阵

        public MGraph(int verxs){
            this.verxs = verxs;
            data = new char[verxs];
            weight = new int[verxs][verxs];
        }
    }

}

